GBT 4588.3-1988 印制电路板设计和使用

中华人民共和国国家标准印制电路板设计和使用GB4588.3-88Designanduseofprintedboards本标准规定了印制电路板设计和使用的基本原则、要求和数据等，对印制电路板设计和使用起指导作用。本标准参照采用国际标准IEC326-3(1980)《印制板设计和使用》与IEC326-3A(1982)《对IEC326-3标准的第一次补充》等制订的。1材料和表面镀(涂)覆层1.1材料选用的原则设计印制电路板应考虑下列因素选用合适的材料：a.采用的制造工艺(减成法、加成法、半加成法);b.印制板的类型(单面板、双面板、多层板、挠性印制板等);d.机械性能；e.特殊性能，如耐燃性和机械加工性；f.经济性。1.2印制电路板常用基材印制电路板常用的基材主要分为两大类：纸质覆铜箔层压板和玻璃布覆铜箔层压板。层压板是由粘结树脂与纸或玻璃布在加热和加压条件下形成的层压制品。常用的粘结树脂是酚醛树脂和环氧树脂，在特殊情况下使用聚四氟乙烯树脂等。1.2.1覆铜箔酚醛纸质层压板这种覆铜箔层压板的成本低，主要用于制造一般收音机、电视机及其他电子设备中的印制电路板。覆铜箔酚醛纸质层压板的技术要求应符合GB4723《印制电路用覆铜箔酚醛纸质层压板》的规定。1.2.2覆铜箔环氧纸质层压板这种覆铜箔层压板在电气性能和机械性能方面比酚醛纸质层压板好。它的用途和覆铜箔酚醛纸质层压板相同。覆铜箔环氧纸质层压板的技术要求应符合GB4724《印制电路用覆铜箔环氧纸质层压板》的规定。1.2.3覆铜箔环氧玻璃布层压板这种覆铜箔层压板的机械性能、尺寸稳定性、抗热冲击都比纸质层压板好。电气性能优良，工作温度较高，受环境湿度影响小，广泛用于制造各种电子设备和仪器装置中的印制电路板。覆铜箔环氧玻璃布层压板的技术要求应符合GB4725《印制电路用环氧玻璃布层压板》的规定。1.2.4覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板这种覆铜箔层压板具有优良的介电性能(介质损耗小、介电常数低),耐高温，耐潮湿，化学性能稳定(耐酸、耐碱),工作温度范围宽，是比较理想的高频、微波电子设备用印制电路板的材料。它的技术条件正在考虑中。中华人民共和国机械电子工业部1988-10-22批准1989-07-01实施GB4588.3-881.2.5阻燃性覆铜箔层压板这种材料除了具有同类型覆铜箔层压板的相似性能外，还具有阻燃或自熄的性能，适用于任何有防火要求的电子设备。1.2.6挠性印制电路基材挠性印制电路基材是在薄的塑料基底上粘合铜箔而成，常用的基材有：a.聚酯薄膜：它的工作温度可以达到80～130℃。缺点是熔点低，在锡焊温度下容易软化、变形。b.聚酰亚胺薄膜：有良好的可挠性，而且只要通过预热处理除去所吸收的潮气，就可以进行安全焊接。一般粘结型聚酰亚胺薄膜可以在150℃下连续工作。而中间层为氟化乙丙烯(FEP)的特殊熔接型聚酰亚胺可以在250℃下使用。c.氟化乙丙烯薄膜(FEP):通常和聚酰亚胺或玻璃布结合在一起使用。具有良好的可挠性、耐潮性、耐酸碱性和耐溶剂性。印制电路板基材选用指南，见附录A。1.2.7多层印制电路板用预浸环氧玻璃布多层印制电路板是由预浸环氧玻璃布把三层以上的分离导电图形粘结层压而成。这些预浸环氧玻璃布的树脂预先固化到B阶段。当多层压制成型后，环氧树脂完全固化。生产工艺和多层板设计对预浸环氧玻璃布均有严格的要求。例如预浸环氧玻璃布的厚度、含胶量、挥发物含量、流动度、凝胶温度和凝胶时间等。1.3覆铜箔层压板的主要性能1.3.1覆铜箔层压板的厚度和铜箔厚度单、双面覆铜箔层压板的标称厚度及其允许偏差见表1和表2。表1纸基覆铜箔层压板mm在考虑中注：①标称厚度0.7mm和1.5mm适用于印制插头。表2玻璃布基覆铜箔层压板mm标称厚度精粗0.20.50.70.8在考士0.09(士0.11)±0.12在考虑中一士0.15(士0.18)GB4588.3—88续表2mm标称厚度精粗士0.14士0.20(士0.23)2.4土0.253.2士0.206.4士0.30士0.56铜箔厚度、单位面积质量及其允许的偏差应符合表3的规定：单位面积质量标称值偏差标称值精粗g/m²精粗士5230士5305士4.0610士5士10915对于多层印制电路板用的薄覆铜箔层压板，其厚度标准是几个尺寸范围，而不是固定值。薄覆铜箔层压板的铜箔厚度及覆箔方式(单面或双面)由供需双方共同商定。1.3.2抗剥强度由于基材类型不同，铜箔与基板的附着力也不同。可以根据使用要求和印制电路板基材有关标准GB4723～4725等的规定选择相应的基材。抗剥强度试验方法应按GB4722《印制电路板用覆铜箔层压板试验方法》中第13章的规定进行。1.3.3翘曲度覆铜箔层压板的翘曲容易造成印制插头与插座之间接触不良，甚至损坏元件连接，破坏金属化孔，覆铜箔层压板的翘曲度应符合有关标准GB4723～4725等的规定。翘曲度试验方法应按GB4722第11章的规定进行。1.3.4介电常数覆铜箔层压板的介电常数(e)应低，以减小印制电路的寄生电容。各种覆铜箔层压板的介电常数应符合有关标准GB4723～4725等的规定。介电常数试验方法应按GB4722中第9章的规定进行。1.3.5介质损耗角正切覆铜箔层压板的介质损耗角正切(t.o)应尽量小，以减小高频电路损耗。各种覆铜箔层压板的介质损耗角正切应符合有关标准GB4723～4725等的规定。介质损耗角正切试验方法应按GB4722中第9章的规定进行。1.4表面镀(涂)覆层GB4588.3-881.4.1金属镀覆层应根据印制电路板的用途选择一种适合于导电图形用的镀覆层。表面镀覆层的类型直接影响生产工艺、生产成本和印制电路板的性能，例如寿命、可焊性和接触性能等，以下所列是广泛使用的一些金属镀层的实例。因为不同的应用场合对镀层厚度的要求不同，所以一般没有给出厚度值。在没有附加镀层时常用于单面板(用印制蚀刻法制造)和没有特殊镀覆层要求的金属化孔印制板(用掩蔽法、加成法和半加成法制造),铜的纯度不低于99.5%,1.4.1.2锡铅用于保护可焊性，在没有其他表面保护涂覆层时，也可以用锡铅镀层保护导电图形。采用电镀锡铅电镀锡铅一般要经过热熔处理，以提高可焊性和可靠性。锡铅镀层中的锡含量应为50%～70%。纯金镀层用来焊接集成电路芯片。一般不用于锡焊、因为金和锡铅产生合金化，可能造成焊接点虚焊和改变焊料槽成分。微波印制电路板的导电图形表面往往也要镀金，这是因为金具有很低的电阻率和良好的保护性能。1.4.1.4镍上镀金通常用于开关和插头接触。为了防止铜商金层扩散，减少孔隙率，提高防护性能，金和铜之间还必须有一层阻挡层，一般是镍，因此在电镀金之前，必须电镀作为接触表面的镀金层所必须具备的特性是厚度、硬度、耐磨性、接触电阻等。1.4.1.5其他金属镀覆层镍上镀钯、镍上镀铑、镍和金上镀铑、镀锡镍，这些表面镀层也用作印制接触。印制接触区的金属表面应光滑，没有容易降低电性能和机械性能的缺陷。用作印制接触区的地方，应当仔细考虑所用的镀层类型，要与它相配合的零件相适应(包括硬度、耐磨性、接触电阻等)。印制电路板表面可使用以下三类非金属涂覆层。1.4.2.1可焊性涂覆层可焊性涂覆层用来保护导电图形的可焊性；涂覆在没有锡铅镀层的铜表面上，是一种暂时性的保护涂覆层。这些涂覆层既可以在焊接前被除去，也可以作为焊剂，后者如松香基焊剂或合成树脂型焊剂。1.4.2.2阻焊涂覆层在焊接操作中，用来防止非焊接区的焊料润湿和导电图形之间产生桥接，是提高或保持印制电路板电性能的永久性保护涂覆层。在波峰焊接后，阻焊层可能起皱、起泡、甚至脱落。减小这些影响的方法是：直接在使用较厚的阻焊层(起隔热作用);选用较薄的锡铅镀覆层；选用较窄的导线；在大面积导电图形上开窗口。常用的阻焊涂覆层有两种类型：网印阻焊印料和光敏阻焊干膜。1.4.2.3保护涂覆层用来提高或保持印制电路板及印制电路板组装件的电性能，涂覆在印制电路板组装件的两面(包括元件引线)的涂覆层。这类涂覆材料有聚酯漆、聚氨酯漆、丙烯酸漆、有机硅漆和硅橡胶等。挠性印制电路板表面通常覆盖一层绝缘薄膜，例如聚酰亚胺薄膜，用来提高或保持挠性印制电路板的电性能和可挠性。焊盘上面的薄膜要开孔，以便于焊接。挠性印制电路不适于表面有锡铅镀层的导电图形。一般只适用于裸铜的导电图形。GB4588.3—882印制电路板的结构尺寸2.1印制电路板的基本要素尺寸印制电路板的基本要素尺寸如图1所示：t一导线厚度；一印制电路板厚度2.2形状及大小原则上，印制电路板可以为任意形状，但从生产工艺角度考虑，形状应当尽量简单，一般为长宽比例不太悬殊的长方形。对于板面较大，容易产生翘曲变形的印制电路板，须用加强筋或边框进行加固。为了便于生产、降低成本，应避免印制电路板的外形尺寸公差过严。2.3厚度印制电路板的厚度应根据印制电路板的功能及所安装的元器件重量，印制插座规格，印制电路板外形尺寸和所承受的机械负荷来决定。单面和双面板的厚度及公差取决于所选用的基材。多层印制电路板的总厚度及各导电层间的厚度应根据电气和结构性能的需要来确定。多层印制电路板的厚度公差一般为标称厚度的士10%。印制插头区域的厚度公差很重要，它将影响与插座的可靠接触，所以必须与所选用的插座相匹配。2.4孔尺寸和公差2.4.1非金属化孔推荐的标称孔径及公差见表4.表4mm2.4.2金属化孔具有金属化孔的印制电路板，其孔径与板厚之比尽可能不小于1:3,更小会引起生产困难和增加GB4.588.3-88只用作贯穿连接而不安装元件的中继孔，它们的公差，特别是最小孔径公差没有严格要求。用作安装元件的金属化孔的直径及其公差见表5.表5mm金属化孔孔壁镀铜层的平均厚度不小于25μm,最小厚度大约15～18μm。在此前提下，镀层厚度允许偏差0～100%.2.4.3异形孔应当尽量避免使用异形孔，在特殊情况下可用矩形孔作安装孔，一般异形孔不金属化。矩形孔的推荐尺寸及公差见表6。表6mm2×32×42×52Xn注：n≤10的正整敷。2.4.4元件孔与元件引线之间的间隙为了装插元件引线方便和保证良好的焊接质量，元件孔与元件引线之间必须要有合适的间隙。a.金属化孔的间隙可由下式确定：(d₁-28₁一△)-(d₀+28₂+△₂)=0.2～0.7mm 或d₂-(d₀+28₂+△₂)=0.2～0.7mm(2)式中：d。—圆形引线的标称直径；d₁——钻孔标称直径；d₂——金属化孔后的直径；81—金属化孔孔壁金属厚度；δ2——元件引线搪锡厚度；△1——钻孔孔径偏差；Δ2——元件引线直径偏差。对于矩形引线，d。则为矩形横截面的对角线尺寸，其间隙应为0.1～0.4mm。b.非金属化孔的间隙在保证容易插装元件的前提下，为了获得可靠的焊接点，非金属化孔的间隙应尽量小些。2.5连接盘2.5.1连接盘尺寸连接盘尺寸应适当大些。确定连接盘的尺寸要考虑钻孔设备、最小环宽、层间允许偏差、孔位允许偏差以及导线宽度允许偏差等因素。连接盘最小直径的确定见表7。GB4588.3—88表7mm精粗2.5.2连接盘形状常用的连接盘有圆形、方形、椭圆形和长圆形等多种形状。为了增加连接盘的附着强度，在中等密度布线情况下，往往使用椭圆形和长圆形连接盘；在高密度布线场合，多使用圆形和方形连接盘。在相同环宽情况下，方形、椭圆形和长圆形连接盘比圆形连接盘的面积大。长圆形连接盘上可以钻两个孔，从而增加金属化孔互连的可靠性。椭圆形连接盘有利于斜向布线。各种连接盘的形状见图2。在中等密度布线时，连接盘的直径或连接盘的最小宽度为1.5mm或1.6mm,在高密度布线时，一般为1.4mm或1.3mm,甚至更小。0oooooe方形2.6印制导线2.6.1导线宽度导线宽度应尽量宽一些，至少要宽到足以承受所设计的电流负荷。导线宽度的精度受照相底版的精度、生产方法以及导线厚度的影响。导线宽度公差应不超过表8中的数值。表8mm表面镀层超精公差精公差一般公差粗公差无电镀层+0.03-0.05+0.05一0.10+0.10一0.13+0.15一0.25有电镀层+0.03+0.08+0.15+0.30一0.05一0.05一0.10一0.20数值。GB4588.3-882.7.3孔间距任意两孔之间的距离可以通过公共的参考基准来确定，其偏差等于2.7.2条中所指出的位置公差。带有连接盘的相邻孔的间距应按2.5.1条和2.6.2条确定。不带连接盘的孔与相邻孔边缘之间的最小距离应不小于印制电路板的厚度或其中较小的孔径。表中数据，不包括缺口、针孔和边缘缺陷所造成的偏差。这些缺陷所造成的导线宽度的减小应符合有关技术条件的规定。2.6.2导线间距相邻导线之间的距离应满足电气安全的要求，而且为了便于操作和生产，间距应尽量宽些。选择最小间距至少应该适合所施加的电压。这个电压包括工作电压、附加的波动电压、过电压和因其他原因产生的峰值电压。同一层印制电路板上的导线间距与施加电压之间的关系见3.4条的规定。由于导线间距公差不仅取决于导线的定位偏差，而且也取决于导线宽度偏差，因此规定了导线宽度公差，也就相应地限定了导线间距公差。导线与连接盘之间的间距和公差与导线之间的间距和公差相同。2.7图形和孔的位置2.7.1参考基准为了制造或检查定位图形(包括孔图),建议使用参考基准，在一块印制电路板上有几个图形时，所有的图形都应该使用相同的参考基准。参考基准最好由设计者规定，常用的一个方法是采用两条正交的线，例如某个孔的中心，如图3中基准线基准线图3基准特性2.7.2孔中心的位置公差孔中心位置公差主要取决于制造方法和设备，建议的公差见表9.精公差粗公差GB4588.3—882.7.4孔到印制电路板边缘的距离孔边缘到印制电路板边缘的最小距离应大于印制电路板厚度。2.7.5孔和连接盘的错位对于使用孔和连接盘的印制电路板，通常会产生孔和连接盘的错位问题。采用如2.7.1条所建议的孔和连接盘的错位可由设计者根据设计的具体要求进行规定。2.7.6以参考基准为准的图形位置(重合度)对于使用孔和连接盘的单面印制电路板，通常不需要规定重合度。重要的是要控制连接盘的最小径对于其他类型的印制电路板，特别是对于无连接盘的孔的印制电路板和多层印制电路板中各层的薄印制电路板，图形相对于参考基准的位置很重要。以参考基准为准的图形位置(重合度),建议采用如下偏差：精公差一般公差粗公差壬0.05mm士0.1mm士0.25mm2.7.7面对面图形的重合度面对面图形的重合度不单独加以规定，其偏差是所规定的图形位置相对于参考基准偏差的两倍。2.8印制插头2.8.1印制插头的设计原则印制插头应根据与其相配合的公差尺寸、配合尺寸及装配要求等有关数据进行设计。印制插头设计图一般应示出：a.接触片的中心距、宽度、长度；b.定位槽的位置、宽度、长度及其公差；c.插头与印制电路板的尺寸关系；d.如果设置电镀工艺导线，其宽度不大于0.5mm;e.倒角尺寸。有关印制插头的设计图例见图4。印制插头的定位槽或缺口的宽度很重要，其偏差一般不超过士0.1mm。2.8.3无定位槽或缺口的印制插头除了考虑与插座的配合外，有时还要考虑与机架，导轨等结构的配合。2.8.4其他对于不起电接触作用的“空接触片”在设计图中可以不予画出，在成品印制电路板上将没有这些接触片。若需要多个接触片相连，不要把相邻若干个接触片连成一个整体，以避免金的浪费。示例见图5.GB4588.3-88建议的不允许的(a)无用的接触片不予画出3电气性能3.1.1导线电阻印制导线的横截面一般近似为长方形。对于用作导电材料的铜，在温度为25℃时，其电阻率p=1.8×10-Ω·cm。每10mm长的导线电阻与导线宽度、导线厚度及温度之间的关系如图6所示。导线厚度导线厚度t=100℃234681020304060801/10mm电阻一105μm70μm35μmmm7532t=25℃L=100℃0.80.30.20.20.30.40.60.81线长图6印制导线的电阻GB4588.3—88由于印制导线的电阻一般较小，可不予考虑。但在重要的地方，例如地线回路，大电流电路或一些特殊电路中，则必须用图6进行估算或进行测量。有关测试方法标准正在制订中。铜层上镀有象镍、金或锡铅这些金属薄镀层，因为它们对导线电阻的影响很小，所以金属镀覆层的电阻可不予考虑，而只需考虑铜箔部分的电阻。低电阻率金属的厚镀层，例如金属化孔印制电路板上常用的铜镀层。就需要认真考虑。由于铜镀层加厚导线的厚度，所以导线电阻的估算，可以用铜箔的厚度加上铜镀层的厚度，根据图6进行估算。对于铜以外的其他导电材料，或其他横截面形状的导线，如果有必要，其导线电阻必须计算。3.1.2互连电阻多层印制电路板上两个金属化孔之间的互连电阻通常由以下各部分组成：——金属化孔的镀层电阻R1;一金属化孔的镀层和内层导线之间的连接电阻R2;——导线和第二个金属化孔镀层之间的连接电阻R₄;无论是为检查生产的工艺质量，还是按电路设计者的要求，都应该测定互连电阻，测试方法按GB4677.l2《印制电路板互连电阻测试方法》进行。3.1.3金属化孔电阻对于电路来说，金属化孔的电阻值通常是不重要的，但测定其阻值可以反映出印制电路板金属化孔镀层的质量和工艺质量。特别是按有关技术条件GB4677.l3《印制板金属化孔电阻的变化—热循环试验方法》测量其热循环电阻变化，可以检查金属化孔孔壁镀层是否产生断裂。对于1.6mm厚的印制电路板，镀层为铜的金属化孔的电阻，可用图7进行估算。l0.70.50.l50.ll0l.0mml.6mml.3mm图7金属化孔镀层电阻GB4588.3-883.2载流量印制导线的载流量主要受印制电路板最高工作温度的限制，也受短时间的大电流和热膨胀造成的机械应力等因素的影响。温度的数值取决于下列诸因素；a.电气功耗：单位面积上的功耗及其在印制电路板上的分布情况；b.印制电路板的尺寸和材料，金属量及其分布情况；c.印制电路板安装方式：水平安装或垂直安装，离相邻部件或机柜边框的距离等；d.印制电路板表面的热辐射及其和邻近部件的温差，以及它们的绝对温度；e.安装器件的热传导；f.热量对流方式：自然冷却或强制冷却。以上诸因素是相互关连的。在大多数情况下根据具体情况正确估算就能满足要求。在重要的地方，导线的载流量必须按实际使用情况测定。3.2.1连续电流3.2.1.1单面板的热耗At=10℃At=20℃At=30℃AtAt=10℃At=20℃At=30℃At=40℃△t=50℃△8-75℃△t=100℃0.30.50.70.91.21.5234681015A电液一—2.5[0.80.80.50.40.150.50.20.150.20.30.40.60.811.5'2At=50℃at=75℃3456810A0.6At=10℃.At=10℃.△t=20℃at=30℃At=40℃.AL=50℃△t=75℃△t=100℃11.523456B10152030A电流——血m2.50.80.640.30.150.1L.Q.6At=10℃At=20℃△t=30℃At=0C△t=50℃At=75℃0.80.20.150.40.81.222.5mm图8印制导线的电流与温升之间的关系GB4588.3-88图8假设的条件是导线间距等于或大于导线宽度，印制电路板垂直安装，非密闭，无热阻挡，无强制冷却。图中曲线按测量值已降额了10%,以适应生产工艺的实际，允许铜箔厚度和导线宽度在标准容许公差范围内变化。对于铜箔厚度为105μm的曲线再降额15%。建议凡有下列情况之一，在曲线值上再降额15%:a.印制电路板厚度为0.5～1.5mm;b.如果采用涂覆层；c.如果导线间距小于导线宽度。3.2.1.2双面或多层印制电路板的热耗确定双面印制电路板或多层印制电路板表面或内部导线的温升，比单面板情况复杂得多。因为各层导线的相互影响，不同层间的内部热耗和热传导等都会影响导线的温升，因此，要精确地确定导线的温升及其热量分布，必须进行仔细地测定或计算。但无论测定或计算，其费用都很高。一般可采用以下两种粗略的估算方法：先用3.2.1.1条中叙述的方法估算出每一层温升，但不采用降额建议。然后再把各层温升相加起来，最后得到所要求的总的温升。对3.2.1.1条还需作下列假设：——所有导电层同时通以各自的连续电流；—已达到了热平衡；—不考虑影响热扩散的各种因素；—无局部过热，温度接近于均匀分布。b.方法B用下列公式估算温升：………(3)P——L·W面积上的功耗，mW;L—面积的长度，mm;W—面积的宽度，mm;a—印制电路板表面到空气的导热系数，mW/mm²·℃。如果被估算的印制电路板表面的温度与邻近印制电路板表面的温度大致相同，此时辐射影响可以忽略，则取α=0.006mW/mm²·℃。如果邻近印制电路板表面的温度低于被估算的印制电路板表面的温度，此时热转换系数较高，一般假设条件同方法A。3.2.2冲击电流因电流引起印制电路板上导线的温升，取决于导线的电阻，电流的大小和持续时间以及冷却条件，而冷却条件也受基材种类的影响。导线的过载产生的热量和温升，不仅直接损坏导线和基材之间的粘合，而且大的短路电流和热膨胀也会使导线受到相当大的机械应力。用来估算两种导线厚度和三种导线宽度所允许的短路电流及持续时间的关系曲线如图9所示。GB4588.3-88510203040506070A电流0.6mm导线宽度9.8mm导线宽度1.2mm特线宽度70μm导线厚度50ms".".bmm导线宽度.8mm导线宽度1.2mm导线宽度35μm导线厚度10203040506070A电流mS图9印制导线的允许短路电流与持续时间的关系3.3绝缘电阻3.3.1外层绝缘电阻绝缘电阻由导线图形、基材、印制电路板生产所采用的工艺方法，以及温度、湿度、表面污染等环境条件所决定。应尽量避免导线平行长度过长，特别是间距较小的平行导线。组装元件之后的印制电路板，由于所采用的焊料、焊剂不同和焊接方法、操作条件等差别还会使其绝缘电阻变小。对于采用贯穿连接的双面印制电路板或多层印制电路板，在考虑外层绝缘电阻时，还要注意印制电路板其他关联部分的影响。3.3.2内层绝缘电阻多层印制电路板内层导线之间的绝缘电阻，是表面电阻和体积电阻混合的结果。在重要的地方，可以通过测量确定。3.3.3层间绝缘电阻相邻层间的绝缘电阻是指两层导线间绝缘层的电阻，可用基材的体积电阻估算。在重要的地方，可以通过测量确定。3.4.1外层耐压导线之间允许的电压，主要取决于导线间距、基材种类、涂覆层、及环境条件等因素。同时还取决于规定的安全规则。因此，不能给出通用的要求。印制电路板的涂覆层，一般能提高导线间允许的电压。如果没有专门规定的安全规则，也没有现成经验，可参考图10导线间的电压和导线间距的关系曲线确定。3.4.2层间耐压相邻层间所允许的电压取决于绝缘层的厚度及其介电强度，并且可以从有关绝缘材料规定的数值直接计算出来。导戴距离导戴距离图10电压与导线间距的关系曲线B:工作电压约减至放电电压的2/5"----"虚线表示在海拔不超过1000m3.5特性阻抗高速数字电路中，应该把印制导线作为传输线处理。常用的印制电路板传输线是微带线和带状线。3.5.1微带线的特性阻抗微带线是一种用电介质将导线与接地面隔开的传输线。印制导线的厚度、宽度和导线与接地面间电介质的厚度，以及电介质的介电常数，决定微带线特性阻抗的大小(见图11)。微带线的特性阻抗Zc(Ω)可用下式计算：GB4588.3—88式中：W——印制导线的宽度，mm;t—印制导线的厚度，mm;h——导线与接地面间电介质的厚度，mm;E,——相对介电常数。 微带线阻抗随地线宽度对信号线宽度之比值变化见图12.0.8图12微带线阻抗与地带线宽度/信号线宽度的关系Z₀——接地面为无限大时线的特性阻抗，Q;Zc—接地面为有限宽度时线的特性阻抗，Q;b——地线宽度，mm;W——信号线宽度，mm。当W/h之比值在0.1～3.0之间，介电常数在1～15之间和地线宽度大于信号线宽度三倍时，上述公式是适用的。对于覆铜箔环氧玻璃布层压板，铜箔厚度为35μm,在不同介质厚度时，不同导线宽度的微带线的特性阻抗，如图13所示，可作为设计参考(其它铜箔厚度的曲线可计算得到)。必要时可以进行测量，有关测量方法标准正在考虑中。GB4588.3-88图13微带线特性阻抗曲线3.5.2带状线的特性阻抗带状线是一种导线位于两层接地面之间并被电介质隔开的传输线。印制导线的厚度、宽度，电介质的介电常数，以及到两接地面的距离等因素都影响带状线特性阻抗的大小。其结构见图14。带状线的特性阻抗Zc(Ω)可用下列公式计算：式中：W——印制导线的宽度，mm;b——两层接地面之间电介质的厚度，mm;,—相对介电常数。当W/(b—t)<0.35和(z/b)<0.25时，上述公式是适用的。GB4588.3—88对于覆铜箔环氧玻璃布层压板，铜箔厚度为35μm,在不同介质厚度时，不同导线宽度的带状线的特性阻抗如图15所示，可作为设计带状线时参考(其他铜箔厚度的曲线可计算得到)。必要时可以进行测量，有关测量方法的标准正在考虑中。b一0.t0.20.30图15带状线的特性阻抗曲线3.6电感和电容印制导线的电感值取决于导线的几何形状及邻近是否有其他导线等环境条件。印制导线的电容值取决于介质材料，导线的表面积及导线接近于地面的程度等因素。3.6.1微带线的电感和电容对于覆铜箔环氧玻璃布层压板，铜箔厚度为35μm。在不同介质厚度时，不同导线宽度的微带线单GB4588.3—884=5.54=5.5L=35μm0.5mmh500-非图16微带线的电感曲线对于覆铜箔环氧玻璃布层压板，铜箔厚度为35μm,在不同介质厚度时，不同导线宽度的微带线单位长度的电容值如图17所示，可作为设计微带线时参考。0.5mm200-0导线宽度W——图17微带线的电容曲线GB4588.3-884=5.5t=35μm6300图18带状线的电感曲线3.6.2带状线的电感和电容对于覆铜箔环氧玻璃布层压板，铜箔厚度为35μm,在不同介质厚度时，不同导线宽度的带状线单位长度的电感值如图18所示，可作为设计带状线时参考。对于覆铜箔环氧玻璃布层压板，铜箔厚度35μm,在不同介质厚度时，不同导线宽度的带状线单位GB4588.3—88982.0mm3.7传输延迟印制导线的传输延迟，在低速电路中无关紧要，但在高速数字电路中则必须加以考虑。微带线的传输延迟可用下式估算： 带状线的传输延迟可用下式估算： 式中：e一相对介电常数；Ta—传输线延迟时间，ns/m。3.8衰减与损耗信号沿印制电路板传输线传送时，由于介质损耗、导体损耗和辐射损耗会使传送的信号产生衰减。在高频电路或微波电路中，印制传输线的衰减常数需进行计算或测定。4机械性能4.1导电图形的附着力4.1.1导线的抗剥强度导线与基材之间的附着力与导线宽度、基材性质、工艺方法、表面涂覆层以及由于温度(例如焊接)造成的应力有关。对于宽度为0.8mm以上的导线。在正常环境温度下测试，抗剥强度不小于表10中的数值。GB4588.3-88表对于宽度小于0.8mm的导线，其抗剥强度更低。导线抗剥强度测试方法应按GB4677.4《印制板抗剥强度测试方法》的规定进行。4.1.2非金属化孔连接盘的附着力连接盘与基材之间的附着力与连接盘的面积、基材性质、工艺方法以及由于温度(例如焊接)造成的应力有关。连接盘的附着力通常用拉脱强度来表示。由于连接盘实际的拉脱强度都达到了元件引线的抗张强度，因此，除特殊要求外一般不另作规定。举例：连接盘直径4mm;孔径1.3mm;实际达到的拉脱强度大约为150N.直径为0.8mm的铜线的抗张强度大约为130N。连接盘拉脱强度试验方法应按GB4677.3《印制板拉脱强度测试方法》的规定进行。4.1.3金属化孔的拉脱强度无连接盘的金属化孔的拉脱强度取决于孔的直径、孔壁的粗糙度和印制电路板的厚度。由于实际所获得的拉脱强度一般都达到了元件引线的抗张强度，因此，除特殊要求外，一般不另作规定。举例：板厚1.6mm;孔径1.3mm;实际达到的拉脱强度约为200N。直径为0.8mm的铜线的抗张强度大约为130N。4.2平整度对于安装并焊接元件的印制电路板，其平整度是重要的。平整度太差的印制电路板可能减小与另一块平行安装的印制电路板或屏蔽元件之间的距离；插入狭窄的导轨产生困难；元件和焊接点之间可能产生应力。印制电路板的平整度与所用的材料、生产工艺、孔图、导电图形分布的均匀程度、印制电路板的尺寸和种类等有关。必要时，尤其是对于面积大的印制电路板，为了减小各种因素对平整度的影响，可采取适当的加强或加固措施。5耐燃性设计印制电路板和印制电路板组装件时，选择材料和元件要考虑尽量减少在某些故障情况下着火的可能性，也就是防止印制电路板或印制电路板组装件因通电而引起的着火。如果燃烧起来，要能控制，不致蔓延出印制电路板或印制电路板组装件。5.1引起印制电路板或印制电路板组装件着火的因素印制电路板或印制电路板组装件在通电时，由于导线过热，导线间产生飞弧，甚至击穿，导线间短路引起着火。GB4588.3—88b.安装在印制电路板上的元件过热(例如电阻)导致印制电路板着火。注：当印制电路板燃烧时，可能放出有毒或有腐蚀性的气体，会加剧危险性。5.2防止印制电路板和印制电路板组装件着火的方法5.2.1通过选择基材保证安全性选择具有阻燃性的基材，可以防止或抑制印制电路板的燃烧。5.2.2通过设计措施保证安全性a.设计较低的电能量使加到印制电路板或印制电路板组装件上的电能量不足以造成导线过热、元件过热和导线之间产生飞弧。b.采取保险措施在印制电路板或印制电路板组装件上的热耗可能使印制电路板着火之前，借助保险丝或保险电路切断电源。c.选用保护元件在过热条件下，保护元件可以使电路断开。d.采用较宽的导线设计导线的宽度大于满足载流量要求的导线宽度。e.增大相邻导线之间和导线与印制电路板外的导电零件(例如导轨)之间的距离，避免飞弧和短f.规定印制电路板和危险元件(例如故障时的过热电阻)之间的距离，使大到足以防止印制电路板着火，例如在印制电路板上安装支撑绝缘子焊接点。g.通过安装热屏蔽、散热器或借助其他器件，例如变压器，使热量尽快传导出去。h.通过印制电路板本身散热防止着火。印制电路板上或印制电路板内的导电金属图形起散热作用。不管使用何种基材，单面和双面印制电路板如果设计成至少每面有50%的面积为金属导电图形，多层印制板至少有四层导电图形，通常都可以不着火。在印制电路板上或印制电路板内正常分布的金属对印制电路板散热可以看作是均匀的。5.2.3耐燃性测试可以选用有关测试标准验证阻燃设计的正确性。6印制电路板的布局设计6.1布局比例按照所要求的印制电路板的精度，布局草图可以采用1:1,2:1或4:1的比例。6.2网格尺寸网格尺寸应按GB1360《印制电路网格》的规定，要求元器件的安装孔、连接盘和中继孔设置在网格的交点上。印制导线走线的路径也最好按网格布设。当元器件安装孔呈圆形排列时，其公共中心必须位于网格交点上，并且，安装孔中至少有一个孔的中心位于上述同一坐标格线上。当元器件安装孔呈非圆形排列时，则至少有一个孔的中心必须位于网格的交点上，并且，其他孔至少有一个孔的中心位于上述交点的同一坐标格线上(见附录B中图B1、图B2)。6.3元器件安装面和焊接面的规定印制电路电路板上的安装面和焊接面应使用字母A、B加以区别。双面印制电路板规定A面为元件面，B面为焊接面(特殊情况例外)。多层印制电路板规定第一层为元器件主安装面，即A面；第n层为主焊接面，即B面。n为多层印制电路板的层数。6.4布线区域GB4588.3-88印制电路板的布线区域主要由安装的元器件类型和数量，以及互连这些元器件所需要的布线通道决定。在印制电路板外形尺寸已定情况下，布线区域受制造条件、导轨槽及装配条件等限制。6.4.1外层布线区为防止外形加工触及印制导线，外层布线区的导电图形与印制板边缘的距离应大于1.25mm。有些双面印制电路板设计中，将地线作为围框，可以占用边距部位。有的导轨槽被用来接地或供电，则最外边的导电图形必须与导轨槽保持一定距离，通常该距离应大于2.5mm,如图20所示。图20印制电路板上导电图形与导轨槽的距离6.4.2内层布线区在多层印制电路板中，为防止机械加工时造成层间短路，内层布线区的导电图形(包括电源层和接地层)离印制电路板边缘的距离应大于1.25mm,如图21所示。图21布线区导电图形与印制电路板边缘的距离6.5布线要求6.5.1在元器件尺寸较大，而布线密度较低时，可适当加宽印制导线及其间距，并尽量把不用的地方合理地作为接地和电源用。6.5.2在双面或多层印制电路板中，相邻两层印制导线，宜相互垂直走线，或斜交、弯曲走线，力求避免相互平行走线。6.5.3印制导线布线应尽可能短，特别是电子管栅极，晶体管的基极和高频回路更应注意布线要短。6.5.4印制电路板上同时安装模拟电路和数字电路时，宜将两种电路的地线系统完全分开，它们的供电系统同样也宜完全分开。GB4588.3—886.5.5印制电路板上安装有高压或大功率器件时，要尽量和低压小功率器件的布线分开。并注意印制导线与大功率器件的连接设计和热设计。6.5.6作为高速数字电路的输入端和输出端用的印制导线，应避免相邻平行布线。必要时，在这些导线之间要加接地线。6.5.7用计算机辅助设计(CAD)系统布线时，印制导线应按坐标网格布设。印制导线与连接盘的连接，一般呈45°或90°并起止于网格线的交点。6.5.8为了减少电磁干扰，需要时，数字信号线可靠近地线布设。地线可起屏蔽作用。6.5.9在高频电路中，为减少寄生反馈耦合，必要时需设置印制导线保护环或保护线，以防止振荡和改善电路性能。模拟电路输入线最好采用保护环，以减少信号线与地线之间的电容。这是改善电路性能的一个重要措施。6.5.10考虑到焊接效果和走线的合理性，必须正确安排导线的图形，如图22所示。a.焊盘直径和导线宽度b.焊盘连接设计e.最短走线图22印制导线图形的正确安排GB4588.3-88项目建议的避免的d.激免尖锐内角e.合理利用空间续图226.6元件布局要求6.6.1元件尽可能有规则地分布排列，以得到均匀的组装密度。6-6.2大功率元件周围不应布置热敏元件，要留有足够的距离。6-6.3需要安装较重的元件时，应安排在靠近印制电路板支承点的地方，使印制电路板的翘曲度减至最小。6.6.4元件排列的方向和蔬密程度应有利于空气的对流。6.7电源线(层)和接地线(层)的设计6.7.1单面或双面印制电路板上有大面积电源区和接地区时(面积超过直径为25mm圆的区域),应局部开窗口，如图23所示，以免大面积铜箔的印制电路板在浸焊或长时间受热时，产生铜箔膨胀、脱落现象，或影响元件的焊接质量。图23在大面积电源区或接地区上开窗口6.7.2大面积电源区或接地区的元件连接盘，应设计成如图24所示形状，以免大面积铜箔传热过快，影响元件的焊接质量，或造成虚焊。应用示例如图25。GB4588.3-88图24大面积电源区或接地区连接盘的形状图25大面积电源区或接地区连接盘形状的应用示例6.7.3双面印制电路板的公共电源线和地线应尽量布置在印制电路板边缘部分，分别在相对两面上。电源线和地线的图形配置，要使电源和地线之间呈低的波阻抗。6.7.4多层印制电路板中，可设置电源层和接地层，或者电源和接地共用一层。电源层和接地层设计成网状，示例如图26。GB4588.3-88LL.…..图26网状电源层和网状接地层共用一层的示例7印制电路板照相底图的设计照相底图是印制电路板加工的重要依据，它直接影响印制电路板的加工质量。所以应根据使用要求和有关规定的基本数据精确绘制。其设计要求视生产照相原版的工艺方法不同而异。7.1布设草图制作照相底图必须有相应放大比例的布设草图。在布设草图中，要使用标准坐标网格准确地标出连接盘的位置、直径、孔径、导线宽度及特殊线间距、外形尺寸等。一般不必精确画出导线的走向，而用简单的连线表明导线连接关系。7.2照相底图照相底图可由人工绘制、贴胶带和刻红膜等方法制出。人工绘制照相底图的放大比例一般为2:1或4:1;贴胶带制作照相底图的放大比例为2:1或4:1,有时也采用1:1;刻红膜制作照相底图常采用1:1,并多用于制作微波印制电路板的照相底图。7.3计算机辅助设计采用计算机辅助设计，既能保证设计质量又能大大节省设计时间。只要将有关印制电路板的结构参数、电气要求、设计规则、元件明细表等设计数据，输入到计算机辅助设计系统，就能自动完成图形编制、网表产生、元件布局和布线，设计规则校验等功能，并且可以人机交互修改设计，设计完成除提供加工照相原版的数据带外，还提供钻孔用数据带、测试数据带以及有关的印制板设计资料。7.4阻焊图当印制电路板需要阻焊涂覆层时，应设计阻焊图。阻焊图最小余隙“孔”尺寸的大小一般等于焊盘尺寸加上制作工艺公差，即阻焊涂覆层余隙“孔”的位置偏差和尺寸偏差。这种工艺公差是经供需双方同意的。阻焊图的最大余隙“孔”尺寸一般等于焊盘尺寸加上两倍焊盘到相邻导线间的距离减去工艺公差。7.5标记符号图GB4588.3—88当印制电路板需要印字符时，则应设计一张与照相底图相对应的标记符号图。7.6定位标记双面印制电路板和多层印制电路板，在照相底图或照相原版中一般要制作定位标记。建议采用的定位标记图形如图27所示。(A)(B)(A)重合(B)错位印制电路板一般采用三标记偏置定位，如图28所示。7图28三标记偏置定位7.7钻孔导向点连接盘内需要设置导向点时，导向点应与连接盘同心并小于所需钻孔的孔径。7.8工艺导线设计为了保证印制插头电镀时导电，在插头端部的边缘部位，必须附加工艺导线，其宽度为0.5mm。7.9印制电路板的代号及图号标注为了生产和管理，必须加注印制电路板名称代号及图号，示例见图29。多层印制电路板除A面要有GB4588.3-88整件图号，B面要有该板零件图号外，内层各层都应有零件图号。多层印制电路板各层层次标注，除A、B面外，可标注在外形线外。图号字体应整齐清晰，以适应加工工艺，建议采用黑体。字体可根据空白大小，在3～5号字体之间选择。图29印制电路板的代号及图号标注组装元件和组件的引线将通过下述途径连接到印制电路板的导电图形上：a.有焊盘的非金属化孔；b.有焊盘的金属化孔；c.无焊盘的金属化孔；d.无孔的焊盘(表面安装);e.其他技术，例如穿透插针或空心铆钉。印制电路板与印制电路板之间或印制电路板与其他电子部件之间的连接可以用针孔式插头、插座连接或用印制插头、插座连接，也可以用其他方式连接。当用印制插头、插座连接时，要保证印制插头与插座之间可靠的电气接触。8焊接一般采用波峰焊或烙铁焊。当采用波峰焊时，印制电路板焊接面上没有阻焊层的所有金属将覆盖一层焊料层。当进行波峰焊时，印制导线的设计应采用图22所建议的图形，以取得更好的焊接效果，例如，可避免局部的焊接桥接或堆积。使用阻焊涂层以后，使相邻导线的相邻侧面都覆盖上阻焊